Когда врач ударяет по сухожилию чуть ниже коленной чашечки, голень автоматически выпрямляется. Этот коленный рефлекс - один из примеров того, как нервная система управляет движениями без участия сознания. Теперь исследователи из Университета Тохоку (Япония) сделали механический модуль, который воспроизводит такой рефлекс в роботе и позволяет ему шагать на двух ногах. Работа опубликована в журнале Advanced Intelligent Systems.

В обычных роботах рефлексы требуют электронных датчиков, которые следят за состоянием искусственных мышц. Это усложняет конструкцию, повышает вычислительную нагрузку и расход энергии. Японская команда решила отказаться от такой схемы: их модуль объединяет в себе чувствительный элемент, "вычисления" и привод - всё в одной механической детали.

Модуль определяет, когда искусственная мышца растягивается сверх заданного порога, и автоматически сокращает её в ответ. Принцип вдохновлён мышечными веретёнами - чувствительными структурами в человеческих мышцах, которые сообщают нервной системе о степени растяжения. Кроме того, порог срабатывания модуля можно регулировать.

Встроив модуль в робота с искусственными мышцами, исследователи воспроизвели коленный рефлекс. Затем они добавили систему управления верхнего уровня, которая меняла порог в зависимости от фазы движения. В результате робот смог идти на двух ногах.

Авторы подчёркивают: работа показывает, что базовые сенсомоторные функции можно заложить прямо в механическую структуру, а не полагаться целиком на электронное управление. В перспективе это может снизить сложность, вычислительные требования и энергопотребление таких роботов. Впрочем, пока речь идёт о лабораторном прототипе, а не о готовом продукте.

В дальнейшем команда планирует совместить механические рефлекторные модули с минимальной электроникой, чтобы создать роботов с гораздо большим числом искусственных мышц.

Источник: Tech Xplore